Stroj Enigma a vítězství nad ním / Habr

Večer 3. srpna v Novoje Devjatkino shořel osobní automobil. Informovali o tom odběratelé telegramového kanálu „Devjatkino online | Murino“.

Podle očitých svědků v neděli kolem 20. hodiny začalo auto hořet na ulici Glavnaja poblíž domu č. p. 60. Soudě dle záběrů se jeho majitelé snažili zachránit své věci z auta, které už začalo kouřit. Obsah kufru vyhodili na zem.

Video zachytilo příjezd hasičů. Když záchranáři začali hasit auto, v jeho blízkosti se žádní lidé nenacházeli.

Bolshe novostey v našem ofitsialnom telegramovém kanálu „Fontanka SPB online“. Podpisyvaytes, chtoby pervymi uznavat o vajnom.

korespondent
Viděli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl+Enter
Co se tam děje? Testují Spark?
Zvláštní chování. Neměl bys děti hned uložit někam daleko, protože to mohlo explodovat?
Připojit se
Nejjasnější fotografie a videa dne jsou v našich skupinách na sociálních sítích
Novinky společnosti
28. července, 13:30
Novinky společnosti

4. srpna, 16:18
Novinky společnosti

1. srpna, 18:00
1. srpna, 17:47

31. července, 18:06
31. července, 18:00
Novinky společnosti
28. července, 13:30
Novinky společnosti

4. srpna, 16:18
Novinky společnosti

• Odeslat novinky
• Nadpisy
• O nás
• Kontakty
• Podpora
• reklama
• O nás
• Naše volná místa
• Všechna města v síti
• projekty

• Fontanka Pro
• WHSD Fontanka Fest
• Fontánka SUP
• Cena města „Fontanka.ru – uznání a vliv“
• (Z) Osobní Petrohrad
• Naše kolekce
• Knihy „Fontanka“
• Fontanka.digital
• Domácí rádio
• Kronštadt: Hlavní
• Kulaté stoly
• Výška Petrohradu
• všechny projekty

Mobilní aplikace
Jsme na sociálních sítích

• Arkhangelsk
• Barnaul
• Vladivostok
• Volgograd
• Voroněž
• Jekatěrinburg
• Iževsk
• Irkutsk
• Kazan
• Krasnodar
• Krasnojarsk
• Kuzbass
• dvoukolák
• Magnitogorsk
• Moskva
• Murmansk
• Nižnij Novgorod
• Novosibirsk
• Omsk
• Orenburg
• trvalá
• Rostov-on-Don
• nažka křídlatá
• Petrohrad
• Saratov
• Sochi
• Stavropol
• Togliatti
• Tomsk
• Tula
• Tyumen
• Ulyanovsk
• Ufa
• KHMAO – Jugra
• Čeljabinsk
• Chita
• Jakutsk
• Jaroslavl

• Veliky Novgorod
• Vologda
• Kirov
• Lipetsk
• Salekhard
• Sterlitamak
• Tambov

Kontaktní informace na Roskomnadzor a vládní agentury

„Fontanka“ je petrohradská online publikace, kde najdete nejen novinky z Petrohradu, ale také aktuální zprávy dne a vše důležité a zajímavé, co se děje v Rusku a ve světě. Najdete zde nejvýznamnější události, zprávy z Petrohradu, nejnovější zprávy z podnikání, ale i události ve společnosti, kultuře a umění. Politika a vláda, obchod a nemovitosti, silnice a auta, finance a práce, město a zábava – to jsou jen některá z témat, kterými se zabývá přední petrohradská online společensko-politická publikace. Petrohrad čte Fontanku! Naším publikem jsou obchodní lídři a politici, úředníci, desítky tisíc občanů.

© 2000-2024 Fontanka.Ru
Certifikát Roskomnadzor EL č. FS 77-66333 ze dne 14.07.2016. července XNUMX

Informace o věkových omezeních ve vztahu k informačním produktům, podléhající šíření na základě norem federálního zákona „O ochraně dětí před informacemi škodlivými pro jejich zdraví a vývoj“.

Některé materiály v této části mohou obsahovat informace zakázané dětem.

Používal se v celém vojenském systému Třetí říše, od ponorek až po velitelství SS. Jeho prolomení vyžadovalo trpělivost, matematiku a lidský faktor.

Tento článek popisuje, jak Enigma vznikla, kdo jako první objevil její slabiny a jakou roli v tom sehrál Alan Turing.

Zřeknutí se odpovědnosti

Toto není akademická studie ani hluboká technická analýza. Je to jednoduše pokus vyprávět důležitou epizodu minulosti srozumitelným jazykem. Nepíšu jako historik, ale jako zvědavý člověk. Pokud jsem si něco spletl, opravte mě. Pokud se vám článek líbil, budu rád.

Ocením opravy a komentáře.

Jak to všechno začalo

Málokdo ví, že auto, které se stalo symbolem nacistického utajování, se během války neobjevilo a ani si ho armáda neobjednala.

V roce 1918 si německý inženýr a podnikatel Arthur Scherbius nechal patentovat zařízení s názvem HádankaJeho cílem bylo mírumilovné: zjednodušit bezpečnou firemní korespondenci jako psaní na psacím stroji, ale se zárukou, že si ji nikdo jiný nepřečte.

Stroj vypadal jako miniaturní psací stroj se světly a klávesami. Když jste stiskli například A, rozsvítilo se J, pak F, pak Z a tak dále. Uvnitř byly rotující rotory, které pokaždé změnily vzor nahrazování. Za jedním písmenem se skrývala celá kaskáda transformací, které se téměř nikdy neopakovaly dvakrát.

V době míru se komerční úspěch nedostavil. Scherbius nabízel Enigmu bankám, korporacím a ministerstvům, ale většina z nich ji považovala za zbytečnou exotiku. Stroje se prášily ve skladech a reklama nefungovala.

Ale armáda se o to začala zajímat.

V roce 1926 německé námořnictvo jako první použilo Enigmu k šifrování rozkazů. Armáda a Luftwaffe následovaly tento příklad. A začaly úpravy: byly přidány nové rotory a zástrčky, změněno vnitřní zapojení a vylepšen indikační systém. Do roku 1935 mělo Německo vlastní tajnou verzi Enigmy, nepřístupnou civilistům, a ta se každým rokem stávala složitější.

Zařízení Enigma

Podstata Enigmy spočívala v jednom důmyslném mechanismu – rotorech. Každý z nich byl disk s 26 kontakty po obvodu, které byly uvnitř náhodně spojeny. Když obsluha stiskla klávesu, signál prošel několika těmito rotory, z nichž každý se po stisknutí posunul. V důsledku toho bylo stejné písmeno pokaždé zašifrováno jinak.

Přidejte k tomu reflektor, který by proud vedl zpět – a to je vše, máme šifru, kde žádné písmeno nelze zakódovat samo o sobě (například A se nikdy nestane A). A pokud k tomu připojíme ještě propojovací desku, která by zavedla další permutace mezi písmeny, pak se celkový počet možných kombinací blíží 10²³.

Pro Němce to byla perfektní zbraň: rychlá, přenosná, nevyžadující žádné ruční kódy a dávající iluzi absolutní bezpečnosti. A co je nejdůležitější, oba operátoři (odesílatel i příjemce) museli používat stejné denní nastavení, jak je uvedeno v kódové knize. Teprve potom bylo možné zprávu rozluštit.

Revoluční povaha Enigmy spočívala v mechanizovaném šifrování – každý voják mohl stisknout několik kláves a obdržet bezpečně zašifrovanou zprávu. Dříve to vyžadovalo stoly a manuální práci.

Němci byli nadšení: na pozadí neúspěchů s kódovými knihami v první světové válce se Enigma zdála neproniknutelná. A byla zavedena všude – od námořnictva až po SS.

Úloha Polska

V roce 1932 Polák Marian Rejewski aplikoval matematiku, logiku a statistiku a objevil ve zprávách vzorce: návyky operátorů, opakující se vzorce, dokonce i fakt, že mnozí používali „AAA“ jako indikátor tóniny (qwerty své doby).

Rejewski postavil první „bombu“, stroj, který zkoušel možné konfigurace rotorů a klíčů. Bylo to jako první paralelní výčet v historii.

Celkem bylo vyrobeno šest kopií (podle počtu možných permutací tří rotorů Enigmy). Fungovaly na principu automatizovaného výčtu klíčů založeného na zranitelnosti s opakujícím se indikátorem (jako „ABCABC“).

Stroj byl elektromechanický, s rotujícími rotory a logickým obvodem, a umožňoval najít klíč na daný den během několika hodin.

Ale nemáme žádné její fotky.

Všech šest bomb bylo zničeno během evakuace, nejprve z Varšavy a poté z Francie. Nedochovaly se žádné fotografie, kresby ani schémata, pouze popisy v pamětech Mariana Rejevského a archivních záznamech. Na internetu proto můžeme najít pouze britské. bombaa polská zůstala v historii jako neviditelný, ale skutečný předchůdce veškeré následné kryptoanalýzy.

V roce 1938 Němci přidali další dva rotory a také zvýšili počet spojení z 5-8 na 7-10 a brzy opustili koncept dvojitého klíče. Kvůli tomu přestaly Bombes fungovat a práce se zastavily.

Malé vysvětlení o rotorech

Pokud dříve byly rotory vybrány ze tří pevných a existovalo pouze 6 možných kombinací (3!), nyní bylo nutné z pěti rotorů vybrat libovolné tři a uspořádat je, a to je již 60 kombinací: První rotor musel být vybrán z 5, druhý ze zbývajících 4 a třetí ze 3. Celkem: 60 různých možností (5 * 4 * 3 = 60). K pokrytí všech možností by bylo potřeba 10 několikrát více strojů, které Poláci jednoduše neměli. Díky tomu byl starý hackerský systém prakticky nepoužitelný a polská kryptologie narazila na strop zdrojů.

A pak, v roce 1939, Poláci předali veškerý svůj vývoj Britům.

Více se o této fázi dočtete v odpovídajícím článku na Habru.

Turing vstupuje do hry

Když Alan Turing v září 1939 dorazil do Bletchley Parku, Britové měli o Enigmě jen znepokojivé dohady a polskou práci. Válka teprve začínala a Němci už začali každý den měnit klíče, komplikovali šifrovací postup a přidávali nové rotory. To vše znemožňovalo ruční dešifrování.

Turing vzal polskou myšlenku „bomby“ a vylepšil ji přidáním metody pro hledání klíčů na základě předpokladů o obsahu zprávy. Uvědomil si, že k zúžení hledání může použít „cribs“ – předpoklady o obsahu zprávy (například frázi „Heil Hitler“ na konci).

Co jsou to „jesličky“ a proč jsou potřeba?

Dětská postýlka je hádat o fragmentu původního textu zašifrovaná zpráva. Například pokud je zachycena zpráva od německého námořnictva, lze odhadnout, že bude končit frází Heil Hitler nebo začínat Wetterbericht (předpověď počasí). Tyto předvídatelné kusy textu se stávají vodítkem: pokud je známo (nebo alespoň podezřelé), že někde v šifře je zakódováno například slovo WETTER, lze vyzkoušet všechny možné klíče a zjistit, při jakém nastavení Enigma skutečně promění W na Q, E na F a tak dále.

Podívejme se na příklad:

Řekněme, že jsme zachytili šifrovanou zprávu: XYQZLG a máme podezření, že by na tomto místě mělo být slovo VlhčíTohle je naše. betlém — odhad o fragmentu původního textu.

Dále naše „bomba“ projde možnými nastaveními a zkontroluje: lze slovo „WETTER“ skutečně zašifrovat do „XYQZLG“ s těmito nastaveními Enigmy?

Nalezené nastavení pak můžeme použít k pokusu o dešifrování zbytku zprávy a pokud se vše shoduje, považovat klíč za potvrzený.

S takovými přáteli.

Nejspolehlivějším spojencem Bletchley Parku se ukázal být německý operátor.

Němci každý den dostávali:

1. Denní klíč (obecná konfigurace: pořadí rotorů, zátky, kroužky)
2. Klíč zprávy – operátor Vybral jsem si sám 3 písmenazašifrovat začátek

Tato tři písmena musela být zcela náhodná.

Ale i přes nejpřísnější pokyny lidé často porušovali protokoly:

• Vybrali si předvídatelná počáteční písmena jako „AAA“ nebo „QWE“.
• Používali jména – například „Cillie“ (jméno dívky), které dalo název celé třídě chyb – Cillie.
• Někdy do textu vkládali nezašifrovaná slova: „ein“, „Hitler“, „bomben“. Ze zoufalství nebo spěchu (například pod palbou).

Tyto drobné chyby se staly „prasklinami“, kterými se britští analytici prodírali. Každý fragment jim umožnil upřesnit nastavení, pochopit, jak byly rotory nastaveny, nebo odfiltrovat falešné hypotézy.

Někdy stačila jedna lidská chyba k okamžitému získání denního klíče.

Celkový

Alan Turing je připomínán jako muž, který sehrál klíčovou roli v rozluštění Enigmy. Jeho práce se stala základem britské bomba — stroj, který umožňoval pravidelně luštit německé šifry a získávat strategicky důležité informace. To výrazně zkrátilo válku a podle některých odhadů zachránilo statisíce životů.

Jeho příspěvky se však neomezují pouze na kryptoanalýzu.

V roce 1936, před válkou, Turing publikoval článek „O vyčíslitelných číslech“, kde popsal koncept univerzálního stroje – abstraktního zařízení schopného simulovat jakýkoli jiný výpočetní systém. Právě tento model tvořil základ teorie informatiky a všech moderních počítačů.

Po válce se podílel na vývoji jednoho z prvních britských počítačů, ACE (Automatický výpočetní engine)V roce 1950 publikoval článek „Výpočetní technika a inteligence“, ve kterém navrhl metodu pro testování „myšlení“ stroje. To, co se později nazvalo „Turingovým testem“.

Odkazy na obě práce jsou uvedeny na konci článku.

Jeho vědecké práce se ukázaly být natolik zásadní, že dodnes tvoří základ informatiky, umělé inteligence a teorie algoritmů.

Turingovi se v civilním životě nedostávalo ani úcty, ani bezpečí. Byl usvědčen z „nesprávné lásky“, nucen užívat hormony, jeho zdraví bylo zničeno a nakonec i jeho osud. Zemřel v roce 1954, pravděpodobně sebevraždou, možná kousnutím do jablka s kyanidem – ačkoli neexistuje žádný definitivní důkaz.

Více se o Alanovi dočtete například v článku na Habru a také v knize „Alan Turing: Záhada“.

Dnes, když vytváříme umělou inteligenci a předáváme stále více úkolů, které byly dříve považovány za „lidské“, strojům, stojí za to si připomenout, kde to všechno začalo:

Užitečné odkazy

Kromě těch, které již byly v článku zmíněny, bych rád zmínil:

„Výpočetní stroje a inteligence“ (1950)

Slavný článek, ve kterém Turing poprvé formuluje myšlenku Turingův test a hovoří o myšlení stroje.

„O vyčíslitelných číslech s aplikací na problém vyčíslitelnosti“ (1936)

Práce, která to všechno začala. Zde popisuje univerzální auto — matematická abstrakce, která se stala základem všech počítačů.

Národní archiv USA: „Turing a rozluštění Enigmy“

Dokument, na kterém je tento příspěvek založen, je podrobná historická analýza s diagramy, prameny a fotografiemi.

Pronikání do mysli nepřítele: legendární Bletchley Park

Historický článek-prohlídka věnovaná Bletchley Parku.

Můj telegramový kanál – zde najdete analýzy vědeckých článků, doporučení knih, recenze novinek z oboru a další